計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)原理課程的教學(xué)探索

摘要：本文首先分析了操作系統(tǒng)原理課程的地位和目前教學(xué)中存在的問(wèn)題，然后從教材選擇、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面對(duì)操作系統(tǒng)課程教學(xué)提出了一些探索性的建議。

關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)；課程教學(xué)；理論教學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1672-5913（2007）08-0009-03

1 操作系統(tǒng)課程的地位

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，是計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專(zhuān)業(yè)主干課程之一。 這門(mén)課的掌握程度，影響著計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)者的專(zhuān)業(yè)水平及發(fā)展方向。

操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分，是計(jì)算機(jī)硬件功能的首次擴(kuò)充，任何計(jì)算機(jī)的使用都離不開(kāi)操作系統(tǒng)。鑒于操作系統(tǒng)本身的特性及其在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位，操作系統(tǒng)原理是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)及其應(yīng)用人員深入了解和使用計(jì)算機(jī)的必備知識(shí)，是涉及較多硬件知識(shí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件課程。在計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)軟、硬件課程的設(shè)置上，它起著承上啟下的作用。要學(xué)好這門(mén)課程，既要求學(xué)生具有一定的計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)，又要求學(xué)生具有軟件技術(shù)的知識(shí)。操作系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源實(shí)施全面管理，是所有其他軟件與計(jì)算機(jī)硬件的唯一接口，所有用戶(hù)都要在操作系統(tǒng)上使用計(jì)算機(jī)，都要得到操作系統(tǒng)提供的服務(wù)。對(duì)于操作系統(tǒng)的使用、分析、設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，歷來(lái)是計(jì)算機(jī)學(xué)科的重要課題與任務(wù)。因此本課程的教學(xué)目的是培養(yǎng)學(xué)生理解和掌握計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的基本工作原理、設(shè)計(jì)技術(shù)及設(shè)計(jì)方法。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生理解操作系統(tǒng)的基本概念和主要功能，掌握常用操作系統(tǒng)（如Windows、Unix、Linux）的使用和一般管理方法，理解它是如何組織和運(yùn)作的，從而為以后的學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

操作系統(tǒng)課程的內(nèi)容是各種類(lèi)型操作系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)方法和理論的綜合，所以該課程知識(shí)點(diǎn)多、概念性強(qiáng)而抽象。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中往往感到不易理解，難于掌握。

2 操作系統(tǒng)課程教學(xué)中存在的主要問(wèn)題

教學(xué)方法單一。教學(xué)方法主要是把學(xué)生集中起來(lái)，以課堂講授為主，形成了一種“灌輸式”的教學(xué)方法，對(duì)啟發(fā)式、討論式和研究式的教學(xué)方法采用的比較少。

教學(xué)內(nèi)容理論性過(guò)強(qiáng)，實(shí)踐性環(huán)境薄弱。這樣的教學(xué)形式不利于對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學(xué)生缺少自己動(dòng)手分析具體操作系統(tǒng)實(shí)例的過(guò)程，課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)幾乎沒(méi)有，學(xué)生參與研究性學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)少，不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

國(guó)內(nèi)的操作系統(tǒng)教材幾乎都是純理論性的，內(nèi)容較陳舊，與計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展不相適應(yīng)。教材中的知識(shí)點(diǎn)多而雜，導(dǎo)致學(xué)生只顧記憶知識(shí)點(diǎn)，而忽略了對(duì)問(wèn)題實(shí)質(zhì)的理解和掌握，忽略了對(duì)操作系統(tǒng)各部分內(nèi)容之間關(guān)系的把握。

3 操作系統(tǒng)課程教學(xué)探索

通過(guò)近幾年操作系統(tǒng)課程的教學(xué)實(shí)踐，筆者認(rèn)為在該課程的教學(xué)中應(yīng)注重以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

3.1 合理選擇教材

操作系統(tǒng)的教材種類(lèi)繁多，如何選擇教材對(duì)于該課程的教學(xué)效果具有非常重要的意義。目前國(guó)內(nèi)采用的教材可分為三種類(lèi)型：一類(lèi)是國(guó)內(nèi)大學(xué)教師編寫(xiě)的教材，大部分偏重于操作系統(tǒng)理論的介紹；第二類(lèi)是引進(jìn)國(guó)外具有權(quán)威性的教材的翻譯版，這類(lèi)教材受翻譯者的英文水平和專(zhuān)業(yè)水平的限制；第三類(lèi)是國(guó)外具有權(quán)威性的英文原版教材，這類(lèi)教材知識(shí)新實(shí)踐性強(qiáng)。一般應(yīng)采用第一類(lèi)教材給學(xué)生用于理論學(xué)習(xí)，第三類(lèi)教材中的實(shí)例程序部分給學(xué)生做課程設(shè)計(jì)，再選用Windows和Linux作為講解理論知識(shí)時(shí)的實(shí)例。

3.2 完善教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)體系結(jié)構(gòu)

操作系統(tǒng)在整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中處于承上啟下的作用，這便決定了操作系統(tǒng)課程與其他專(zhuān)業(yè)課程之間的緊密聯(lián)系及彼此間教學(xué)內(nèi)容的重疊性。作為一個(gè)大型的軟件系統(tǒng)，操作系統(tǒng)的功能是通過(guò)定義一系列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并加以程序化的描述來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這就要求學(xué)生在學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)課程之前應(yīng)具備程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（主要是匯編語(yǔ)言和C程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言）和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí)。鑒于操作系統(tǒng)直接對(duì)計(jì)算機(jī)硬件資源進(jìn)行控制并設(shè)置有相應(yīng)的接口，故要求學(xué)生應(yīng)預(yù)先修完計(jì)算機(jī)原理等硬件課程。在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)與計(jì)算機(jī)原理、匯編語(yǔ)言等相關(guān)課程主講老師協(xié)商和分工，進(jìn)一步理順這些課程與操作系統(tǒng)之間的銜接關(guān)系，調(diào)整授課時(shí)間，明確教學(xué)內(nèi)容講授的分工，從而為減少教學(xué)內(nèi)容的不必要重復(fù)及加強(qiáng)前期課程的必要準(zhǔn)備奠定基礎(chǔ)。

操作系統(tǒng)課程也應(yīng)與當(dāng)前飛速發(fā)展的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的理論和技術(shù)保持同步。在友好的人機(jī)界面和面向個(gè)人計(jì)算機(jī)平臺(tái)戰(zhàn)略的保證下，微軟公司的Windows系列操作系統(tǒng)占領(lǐng)了計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的主要市場(chǎng)；以高效率、高可靠性、優(yōu)良可移植性及開(kāi)放源代碼的UNIX系列操作系統(tǒng)在全球商用計(jì)算機(jī)操作平臺(tái)的廣泛使用。與此同時(shí)，伴隨互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議及其他支撐技術(shù)開(kāi)始被嵌入到操作系統(tǒng)的底層。所有這些都要求操作系統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充、調(diào)整和完善，而整個(gè)教學(xué)體系結(jié)構(gòu)也需要進(jìn)一步的整合與改進(jìn)。在教學(xué)過(guò)程中，可將Windows操作系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和核心實(shí)現(xiàn)機(jī)理的內(nèi)容加入到操作系統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容中，或?qū)ｉT(mén)開(kāi)設(shè)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與Windows操作系統(tǒng)原理作為操作系統(tǒng)的后繼課程在計(jì)算機(jī)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)高年級(jí)講授。

3.3 積極探索理論教學(xué)方法

信息時(shí)代以計(jì)算機(jī)使用的廣泛普及為主要標(biāo)志，而在教學(xué)領(lǐng)域計(jì)算機(jī)技術(shù)也開(kāi)始大顯身手。從電子教案到多媒體教學(xué)和遠(yuǎn)程教學(xué)，全方位展開(kāi)對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式與教學(xué)手段的革新。操作系統(tǒng)課程的教學(xué)也應(yīng)在這些方面有所作為。由于電子教案在理工學(xué)科課程涉及數(shù)學(xué)或邏輯推導(dǎo)問(wèn)題等教學(xué)內(nèi)容的講解過(guò)程中不太符合課堂教學(xué)的互動(dòng)性原則，因而不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的接受，不利于達(dá)到教學(xué)目的。就操作系統(tǒng)課程而言，既包含普通的陳述性理論知識(shí)，也包括一些復(fù)雜算法和計(jì)算過(guò)程，如關(guān)于死鎖避免的“銀行家算法”及實(shí)例推演。對(duì)于陳述性理論的講解，采用電子教案來(lái)改進(jìn)教學(xué)手段是可行和可取的。對(duì)于復(fù)雜計(jì)算問(wèn)題求解過(guò)程和復(fù)雜邏輯推導(dǎo)過(guò)程，如果仍然采取電子教案講解方式并不妥當(dāng)，而宜保留傳統(tǒng)的黑板教學(xué)手段進(jìn)行講解。只有這樣才能貫徹教學(xué)目的和教學(xué)原則，從而更好地提高教師的教學(xué)水平及學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。也就是說(shuō)，操作系統(tǒng)課程在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)采取多樣化的教學(xué)手段，且在多樣化教學(xué)手段實(shí)施過(guò)程中應(yīng)注意分析和劃定電子教案教學(xué)與黑板教學(xué)內(nèi)容的分界線(xiàn)。同時(shí)，還應(yīng)注意采取切實(shí)措施來(lái)提高電子教案的設(shè)計(jì)與制作質(zhì)量，使其既符合課程教學(xué)大綱，又突出重點(diǎn)和難點(diǎn)；既能充分地利用各種圖表、圖形等形象的形式，又能通過(guò)知識(shí)的信息編碼過(guò)程濃縮知識(shí)要點(diǎn)。通過(guò)電子教案內(nèi)容的動(dòng)態(tài)化播放與講解促進(jìn)并調(diào)節(jié)學(xué)生的探究活動(dòng)，激勵(lì)學(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)力和求知欲。此外，關(guān)于傳統(tǒng)課堂教學(xué)過(guò)程中的原則及一切有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量的教學(xué)方法（如課堂提問(wèn)與啟發(fā)式教學(xué)）均應(yīng)繼承、吸收和完善。而作為課堂教學(xué)的必要補(bǔ)充，還應(yīng)積極研制和開(kāi)發(fā)操作系統(tǒng)電子多媒體教學(xué)軟件，建立功能強(qiáng)大的考試系統(tǒng)和試題庫(kù)，從而全面推進(jìn)本課程多樣化教學(xué)手段的實(shí)施。

3.4 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生軟件開(kāi)發(fā)能力

操作系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)是一個(gè)非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)理解操作系統(tǒng)的基本理論，掌握操作系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)，體驗(yàn)操作系統(tǒng)的抽象思維方法，培養(yǎng)規(guī)范的系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)能力，都具有十分重要的意義。

操作系統(tǒng)課作為計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專(zhuān)業(yè)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論課程，課堂理論教學(xué)環(huán)節(jié)相對(duì)成熟。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)作為工科專(zhuān)業(yè)，其培養(yǎng)目標(biāo)不僅應(yīng)重視理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和掌握，更應(yīng)強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力與軟件開(kāi)發(fā)能力的培養(yǎng)。對(duì)于操作系統(tǒng)這門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)過(guò)程同樣應(yīng)遵循這一宗旨。目前，全國(guó)大部分高校的計(jì)算機(jī)學(xué)科對(duì)于這門(mén)課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的發(fā)展普遍滯后。就當(dāng)前計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)方面的總體培養(yǎng)目標(biāo)與教學(xué)要求而言，不應(yīng)僅僅局限和著眼于應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)，更應(yīng)著眼于系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)，特別是操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與維護(hù)能力的培養(yǎng)，這在網(wǎng)絡(luò)全球化及信息安全關(guān)系國(guó)家興亡與國(guó)計(jì)民生的今天顯得具有重要的意義。因此，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)構(gòu)成操作系統(tǒng)課程教學(xué)過(guò)程的一個(gè)重要方面，操作系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)應(yīng)立足于課程教學(xué)及專(zhuān)業(yè)發(fā)展的實(shí)際需求，面向教學(xué)質(zhì)量的全面提高和面向高水平專(zhuān)業(yè)人才綜合素質(zhì)的培養(yǎng)目標(biāo)，通過(guò)不斷充實(shí)和完善學(xué)生關(guān)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)核心功能的實(shí)踐課題、實(shí)踐內(nèi)容及實(shí)踐要求，通過(guò)強(qiáng)化測(cè)評(píng)環(huán)節(jié)和真正落實(shí)相關(guān)實(shí)踐項(xiàng)目來(lái)完成。在傳授學(xué)生操作系統(tǒng)原理的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生在系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)方面的分析、設(shè)計(jì)與編程能力及技術(shù)創(chuàng)新能力，進(jìn)而增強(qiáng)教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量，全面貫徹課程的教學(xué)大綱和基本要求。

操作系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的難點(diǎn)主要包括學(xué)生實(shí)驗(yàn)課題、內(nèi)容及要求的確立和操作系統(tǒng)綜合模塊化實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)平臺(tái)的建設(shè)兩方面。對(duì)于前者，主要針對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源進(jìn)行有效管理和控制的操作系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn)原理（其中主要包括處理機(jī)管理、內(nèi)存管理、設(shè)備管理和文件管理）來(lái)展開(kāi)。所以在已有的實(shí)踐教學(xué)中把頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、通信軟件接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等作為學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)與編程調(diào)試的實(shí)踐課題，在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中可考慮引入進(jìn)程與線(xiàn)程的實(shí)現(xiàn)、文件管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。但是，就操作系統(tǒng)綜合模塊化實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)平臺(tái)的建設(shè)而言，實(shí)施起來(lái)需要大量的經(jīng)費(fèi)與智力投入，因此應(yīng)該全方位綜合考慮和規(guī)劃。

4 結(jié)束語(yǔ)

操作系統(tǒng)課程的教學(xué)工作是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，教學(xué)中要始終牢記學(xué)生是主體而教師是主導(dǎo)的原則，通過(guò)使用合理多樣的教學(xué)方法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，通過(guò)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提高學(xué)生的動(dòng)手能力以及分析和解決問(wèn)題的能力，只要我們能夠抓好教學(xué)中的各個(gè)環(huán)節(jié)，就能使學(xué)生真正學(xué)好這門(mén)課程。

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作者簡(jiǎn)介：郝繼升，男，延安大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，副教授，碩士，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、主曲線(xiàn)等。